МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”
З в і т
про виконання лабораторної роботи №13
з дисципліни “Фізика” на тему:
“Визначення довжини хвилі когерентного випромінювання лазера”
ЛЬВІВ – 2016
Мета роботи
Вивчити явище інтерференції і дифракції лазерного випромінювання, визначити:
а) довжину хвилі лазерного випромінювання; б) сталу дифракційної гратки
Для виконання лабораторної роботи студенту попередньо необхідно: знати фізичну суть явища дифракції світла (§2.2), вміти описати: а) інтерференційну картину у вигляді смуг однакового нахилу (§2.1.3); б) дифракцію світла на дифракційній гратці (§2.2.4), бути ознайомленим з методом визначення довжини хвилі лазерного випромінювання, в основі якого покладено явище інтерференції світла при падінні світлового променя на плоскопаралельну пластинку (§2.1.3)
Прилади і обладнання
Лазер неперервної дії ( лазер типу ЛГ-56), мікрооб’єктив з екраном, плоскопаралельна скляна пластинка, дифракційна гратка, циркуль
Опис установки
Схематично лабораторна установка для спостереження смуг однакового нахилу і визначення довжини хвилі лазерного випромінювання наведена на рис. 1
Якщо на плоскопаралельну пластинку П спрямувати розбіжний пучок світла, який формується мікрооб’єктивом О, то промені, відбиті від передньої і задньої граней плоскопаралельної пластинки є когерентними та інтерферують. Інтерференційна картина у вигляді концентричних кілець – смуг однакового нахилу спостерігається на екрані Е.
Рис. 1
Послідовність виконання роботи
ЗАВДАННЯ 1. Отримання інтерференційних смуг однакового нахилу у вигляді концентричних кілець і визначення довжини хвилі лазерного випромінювання
Увімкнути блок живлення лазера в мережу 220 В і після ~ 5 хв натиснути на ньому кнопку “Випромінювання”. При цьому появиться лазерний промінь. УВАГА! Із–за використання високої напруги в лазері (до 5000 В) слід бути гранично уважним і акуратним при виконанні роботи: така напруга небезпечна для життя.
На відстані 0,10–0,20 м від вихідного вікна лазера встановити мікрооб’єктив О, який розміщений в центрі екрана Е (рис. 1), таким чином, щоб оптичний центр мікрооб’єктива співпадав з напрямком поширення лазерного променя.
На відстані 0,50–0,70 м від вихідного вікна лазера встановити плоскопаралельну скляну пластинку П.
Обертаючи плоскопаралельну скляну пластинку навколо вертикальної і горизонтальної осей домогтися, щоб кут падіння променів на пластинку дорівнював нулю. На екрані Е повинні з’явитися смуги однакового нахилу у вигляді концентричних кілець. Якщо необхідно, проведіть додаткове юстування мікрооб’єктива О і плоскопаралельної пластинки П.
За допомогою циркуля та лінійки виміряти радіуси 4 – 5 темних кілець (m=1, 2,…5).
Обчислити значення для різних значень .
Результати вимірювань і обчислень згідно п.п. 5–6 записати в таблицю 1.
Виміряти відстань від площини екрана Е до поверхні скляної пластинки П.
Побудувати графік залежності .
З графіка для різниці довільних номерів інтерференційних кілець визначити різницю квадратів радіусів (див. рис. 2.5).
Обчислити і знайти довжину хвилі випромінювання лазера за формулою (2.14) (див. §2.1.3):
.
Товщина плоскопаралельної пластинки d=0,0215 м. Показник заломлення скла прийняти рівним .
Результати вимірювань і обчислень згідно п.п. 8–11 записати в таблицю 2.
Таблиця 1
№ кільця, m
1
2
3
4
5
, мм
5
8
9
11
12
, мм2
25
64
81
121
144
Таблиця 2
№ з/п
,
R, м
d, мм
1
33
0,38
21,5
825
35,59
3,88
2
32
0,38
800
10,58
3
29.75
0,38
743,75
45,67
сер.
31.58
0,38
789,42
30,61
ЗАВДАННЯ 2. Дослідження дифракції лазерного випромінювання на дифракційній гратці та визначення сталої гратки
Зняти з оптичної лави екран Е з мікрооб’єктивом О і плоскопаралельну пластинку П.
На відстані 0,25–0,30 м від вихідного вікна лазера розмістити дифракційну гратку так, щоб промінь лазера проходив через її центр...
